Razvoj bilo kojeg proizvoda ne može odstupiti od krajnjeg cilja postizanja većih troškova. U tom procesu, iako može postojati suprotni trend visoke cijene sa velikim iskustvom koje donose tehnološka otkrića, konačni trend je i dalje postizanje visokih troškova uz popularizaciju novih tehnologija.
Dakle, kuda ide tehnološki razvoj proizvoda za skladištenje energije?
Sistemi za skladištenje energije se uglavnom sastoje od četiri glavne komponente: baterija, sistema za upravljanje baterijama, sistema upravljanja toplotom i sigurnosnih sistema. Zatim, razgovarajmo o ove četiri glavne komponente:
1. Baterija
Ranije je diskutovano u „Proizvodima za skladištenje energije sledeće generacije“ i „Spor oko pet specifikacijskih puteva baterija za skladištenje energije“ da kapacitet energije i proizvoda ćelija za skladištenje električne energije i sistemskih proizvoda uzima „veće je bolje“ kao budući razvoj smjer. Međutim, veličina baterijskih proizvoda je u konačnici ograničena. Nakon što kapacitet baterije dostigne određeni nivo, još uvijek je potrebno uložiti napore da se razvije intrinzična sigurnost ćelija i poboljša korištenje performansi ćelija.
Štaviše, potrebno je diferencirati baterijske proizvode prema scenarijima primjene u različitim podijeljenim poljima i specifičnim regijama, kako bi se potpunije zadovoljile potrebe različitih aplikacija.
2. Sistem upravljanja baterijom
Trenutno se sistem upravljanja baterijama uglavnom bavi praćenjem napona baterije, temperature, struje i tako dalje. Uglavnom prati podatke koji su se već dogodili i provodi zaštitu od isključenja i druge operacije od već nastalih anomalija.
Ono što očekujemo od sistema upravljanja baterijama je:
a. Može proaktivno pratiti stanje baterije i predvidjeti buduće stanje baterije putem podataka koji su generirani u prošlosti.
b. Sistem upravljanja baterijom može se koristiti za potpuno korištenje performansi baterije tokom cijelog njenog životnog ciklusa i nezavisno prilagođavanje abnormalnih stanja performansi baterije.
3. Sistem upravljanja toplinom
Sistem upravljanja temperaturom baterije evoluirao je od početnog prirodnog hlađenja do prisilnog hlađenja zrakom i do sadašnjeg oblika ploče hlađene tekućinom. Međutim, još uvijek je utvrđeno da ne može osigurati zadovoljavajuću radnu temperaturu za baterije. Ovo se uglavnom manifestuje u visokim temperaturama baterija (oko 37 stepeni), velikim temperaturnim razlikama između baterija (5 - 8 stepen), i velikim temperaturnim poljima unutar ćelija baterije (15 - 20 stepen).
Industrija također aktivno istražuje nove metode upravljanja toplinom. Nedavno, popularna metoda potpuno uronjenog hlađenja tekućinom, kao što je prikazano na slici, postavlja ćelije baterije u spremnik za hlađenje tečnosti, a zatim ubrizgava rashladnu tekućinu u spremnik kako bi potpuno uronila baterije, postižući višesmjerni i višekutni kontakt za toplinu rasipanje.
Glavne prednosti su sljedeće:
a. Tečnost za hlađenje direktno dolazi u kontakt sa ćelijama baterije, imajući veću efikasnost razmene toplote u poređenju sa pločama za hlađenje tečnosti indirektnog hlađenja, i može se brzo ohladiti ili zagrejati.
b. Ćelije baterije će raspršiti toplinu u svim smjerovima kada su potpuno uronjene, a temperatura u svakoj tački unutar ćelija baterije je ujednačenija (oko 3 stepena) u poređenju sa temperaturom tipa ploče za tečno hlađenje.
c. Nakon što su ćelije baterije potpuno uronjene, visok stepen ujednačenosti temperature među baterijama može se postići kontrolom temperaturne razlike između ulaza i izlaza tečnosti.
d. Kada su ćelije baterije potpuno uronjene u rashladnu tečnost, prazna područja između ćelija baterije se pune rashladnom tečnošću i razdvajaju prazninama. U slučaju termičkog bijega jedne baterijske ćelije, temperatura se može brzo oduzeti rashladnom tekućinom, difuzna temperatura je izolirana rashladnom tekućinom i neće formirati toplinsku difuziju. Elektrolit izbačen zbog termičkog odlaska također će se apsorbirati i isprazniti rashladnom tekućinom, a visokotemperaturni plin izbačen iz ćelija baterije će biti izoliran rashladnom tekućinom, čime se poboljšava sigurnost baterije.
Postoje mnoge prednosti tečnog hlađenja imerzijskog tipa, ali njegov razvoj nije gladak:
a. Tečnost za hlađenje treba da potpuno uroni baterije i da ima dobru fluidnost i visoku sigurnost, tako da je teško odabrati rashladnu tečnost.
b. U sistemu postoji veliki broj baterija, a teško je projektovati protočne kanale u slučaju potpunog uranjanja. Često se pojavljuju uglovi, što rezultira velikim temperaturnim razlikama.
Nedavno, kroz istraživanje podataka i poređenje različitih metoda hlađenja, otkriveno je da se proizvodi za hlađenje poluvodičkog tipa mogu direktno pričvrstiti na površinu baterijskih ćelija radi upotrebe. Međutim, zbog male snage i neugodnosti za primjenu velikih razmjera, trenutno se uglavnom koriste u malim odvlaživačima zraka, dispenzerima vode i drugim proizvodima.
Kao što je gore spomenuto, u pogledu nedavnog razvoja tehnologija upravljanja toplinom, na duge staze, inteligentno upravljanje toplinom je krajnji smjer upravljanja toplinom baterije. Kroz inteligentno upravljanje toplinom, optimalno radno okruženje baterija može se održati uz minimalnu potrošnju energije u najvećoj mjeri.
Inteligentno upravljanje toplotom je sveobuhvatna ravnoteža koja uzima u obzir spoljne faktore okoline kao što su temperatura, vlažnost, brzina vetra, osvetljenje, geotermalna toplota, kao i unutrašnje komponente kao što su baterije, električne komponente, kablovi i upravljanje toplotom. On integriše predviđanje spoljašnjeg okruženja kako bi se unapred predvidelo da li je potrebno grejanje ili hlađenje i odgovarajuća snaga. Ovo osigurava da baterije sistema imaju optimalno temperaturno okruženje i da fluktuiraju u relativno malom rasponu.
4.Safety System
Sigurnosni sistem baterije je donja linija sistema.
Trenutno je perfluoroheksanonski sistem zaštite od požara mainstream u industriji, a neki proizvođači koriste aerosole itd. Glavna razlika leži u agensima, što dovodi do promjena u nosiocu protivpožarne zaštite, dok su ostale detekcije i alarmi prilično slični.
Trenutno se zaštita od požara tipa plina ili agensa poput plina, poput perfluoroheksanona i aerosola, uglavnom oslanja na koncentraciju agensa za zaštitu od požara. Kada se koncentracija plina vremenom smanji, baterija i dalje ima opasnost od ponovnog paljenja.
Stoga, u ovom trenutku, neka preduzeća za skladištenje energije usvajaju tečnu zaštitu od požara potpunog uranjanja.
Osnovni princip je: potpunim uranjanjem baterijskih ćelija u baterijski paket sa tečnim medijumom, tečni medij u potpunosti okružuje ćelije, brzo smanjujući temperaturu koja nastaje nakon kvara ćelije, izolujući zapaljive gasove visoke temperature i visokog pritiska koji nastaju nakon kvara ćelije. kvar kroz tečni medij, a elektrolit izbačen nakon kvara ćelije može se apsorbirati i odnijeti tekućim medijem.
Međutim, trenutno je dio detekcije sigurnosnog sistema sistema za skladištenje energije u industriji nezavisan od sistema upravljanja baterijama. Općenito, sonda više-u-jednom koja integrira temperaturu, plin, VOC, itd. je postavljena na određenu poziciju baterije, sa izuzetno ograničenom preciznošću, da ne spominjemo osjetljivost.
U cijelom procesu zaštite sigurnosti baterije, postoji samo razlika između kvara i nekvara, potpuno propuštajući fazu visoke temperature prije kvara baterije.
Dakle, ono što bi trebalo prvo da se uradi u ovom trenutku, a što mnoga preduzeća rade, jeste da se sistem upravljanja bezbednošću poveže sa sistemom upravljanja baterijama. Na kraju krajeva, sistem upravljanja baterijom prati napon i temperaturu svake ćelije u realnom vremenu.
5. Inteligentni integrisani sistem
Trenutno, u novoj energetskoj industriji, posebno u oblasti energetike, inteligentni razvoj ubrzano napreduje. Ovaj rad smatra da razvoj baterijskih sistema takođe mora uključiti sveobuhvatnu inteligenciju sistema upravljanja baterijama, sistema upravljanja toplotom i sigurnosnih sistema.
Sigurnosni sistem koristi podatke nadzora sistema za upravljanje baterijama i kombinuje ih sa inteligentnim predviđanjima sistema upravljanja toplotom kako bi dovršio rano upozorenje, alarm i gašenje požara pre nego što ćelije baterije nestanu, minimizirajući gubitke. Među njima, u fazi visoke temperature prije nego što baterije baterije pokvare, sigurnosni sistem može pokrenuti hlađenje velike snage termalnog upravljanja kako bi suzbio reakciju kvara baterijskih ćelija. Osim toga, putem praćenja i poređenja velikih podataka, vrijeme nastanka i vrsta abnormalnosti baterije mogu se unaprijed predvidjeti, a odgovarajuće metode liječenja mogu se napraviti što je prije moguće.